題目：數(shù)控臥式重型車(chē)床主傳動(dòng)設(shè)計(jì)I摘要車(chē)床變速箱設(shè)計(jì)主要，主要包括三方面的設(shè)計(jì)，即：根據(jù)設(shè)計(jì)題目所給定的車(chē)床用途、規(guī)格、主軸極限轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速數(shù)列公比或級(jí)數(shù)，確定其他有關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)，選定主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速值；通過(guò)分析比較，選擇傳動(dòng)方案；擬定結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)網(wǎng)，擬定轉(zhuǎn)速圖；確定齒輪齒數(shù)及帶輪直徑；繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖。其次，根據(jù)車(chē)床類型和電動(dòng)機(jī)功率，確定主軸及各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速，初定傳動(dòng)軸直徑、齒輪模數(shù)，確定傳動(dòng)帶型號(hào)及根數(shù)，摩擦片尺寸及數(shù)目；裝配草圖完成后要驗(yàn)算傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸、主軸、齒輪、滾動(dòng)軸承）的剛度、強(qiáng)度或壽命。最后，完成運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)和動(dòng)力設(shè)計(jì)后，要將主傳動(dòng)方案“結(jié)構(gòu)化” ，設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖及零件圖，側(cè)重進(jìn)行傳動(dòng)軸組件、主軸組件、變速機(jī)構(gòu)、箱體、潤(rùn)滑與密封、傳動(dòng)軸及滑移齒輪零件的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：主軸箱，無(wú)級(jí)調(diào)速，傳動(dòng)系統(tǒng) IIAbstractLathe gearbox design major, mainly includes three aspects of the design, namely: the title given according to the design purpose lathe, specifications, spindle speed limit, the speed or the number of columns common ratio series, other relevant motion parameters to determine the selected spindle levels speed value; analysis and comparison, selecting transmission scheme; prepare formula or network structure, develop speed; determining a gear and pulley diameter; transmission drawn map. Secondly, according to the type of lathe and motor power, determined that the calculated spindle speed and various transmission parts, an initial shaft diameter modulus gear, belt model and determine the number, size and number of friction plates; after the completion of assembly sketch to checking the transmission member (shaft, spindle, gear, bearing) stiffness, strength or lifetime. Finally, after the completion of design and dynamic design movement, to the main drive program “structured“ designed spindle gearbox assembly drawings and part drawings, conduct focus drive shaft assembly, spindle assembly, the transmission mechanism, housing, lubrication and sealing, transmission slip gear shaft and parts of the design.Keywords: headstock, variable speed, driveIII目 錄摘要 IABSTRACT.II1 緒論 11.1 選題背景(含國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究綜述及評(píng)價(jià))與意義 .11.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究綜述 11.3 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展 21.3.1 數(shù)控車(chē)床與發(fā)展趨勢(shì) .21.3.2 數(shù)控技術(shù) .31.3.3 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 52 設(shè)計(jì)計(jì)算 82.1 機(jī)床的主參數(shù) 82.2 主運(yùn)動(dòng)參數(shù) 82.3 切削力的計(jì)算 83 主動(dòng)參數(shù)參數(shù)的擬定 103.1 主運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍的確定、計(jì)算各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩 103.2 主電動(dòng)機(jī)的選擇 114 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 134.1 主變速方案擬定 134.2 變速結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇 134.2.1 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目 .134.2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定 .144.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定 .144.2.4 結(jié)構(gòu)式的擬定 .144.2.5 確定各變速組變速副齒數(shù) .155 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 165.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 165.2 選擇帶型 175.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速 175.4 確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度并驗(yàn)算小輪包角 185.5 確定帶的根數(shù) Z .195.6 確定帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸 195.7 確定帶的張緊裝置 195.8 計(jì)算壓軸力 195.9 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核 215.9.1 齒輪模數(shù)的確定 .215.9.2 齒寬的確定 .255.9.3 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) .255.10 傳動(dòng)軸的直徑估算 27IV5.10.1 確定各軸轉(zhuǎn)速 .275.10.2 傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 275.10.3 鍵的選擇 .285.11 傳動(dòng)軸的校核 285.11.1 傳動(dòng)軸的校核 .295.11.2 鍵的校核 .295.12 摩擦離合器的選擇和計(jì)算 305.13 齒輪校驗(yàn) 325.13.1 校核 a 變速組齒輪 .335.13.2 校核 b 變速組齒輪 .345.13.3 校核 c 變速組齒輪 .365.14 軸承的選用與校核 375.14.1 各軸軸承的選用 .375.14.2 各軸軸承的校核 .375.15 主軸組件設(shè)計(jì) 38總結(jié)與展望 48參考文獻(xiàn) 49致 謝 5011 緒論1.1 選題背景(含國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究綜述及評(píng)價(jià))與意義目前，我國(guó)車(chē)床的發(fā)展不僅從技術(shù)水平上已研制出五坐標(biāo)的數(shù)控車(chē)床加工中心，CNC 系統(tǒng)和自動(dòng)編程系統(tǒng)等。同時(shí)，也擁有了一定數(shù)量的數(shù)控車(chē)床的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、使用以及擁有量等都與世界上的先進(jìn)國(guó)家有較大差距。要達(dá)到世界先進(jìn)水平，迅速發(fā)展我國(guó)數(shù)控車(chē)床行業(yè)勢(shì)在必行。普通車(chē)床雖然可以進(jìn)行單件、小批量生產(chǎn)。但解決多品種、特別是形狀復(fù)雜、精度要求高的零件。就顯得力不從心了。這時(shí)只能依賴高素質(zhì)的技術(shù)工人，但產(chǎn)量上不去。如果一般技術(shù)工人就能完成且要上數(shù)量，就必須借助數(shù)控車(chē)床。本設(shè)計(jì)為立式車(chē)床變速箱設(shè)計(jì)，它是數(shù)控車(chē)床機(jī)械傳動(dòng)部分的核心。通過(guò)改造，大大改善了車(chē)床的加工性能：自動(dòng)化程度提高，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件；提高加工精度，加工質(zhì)量穩(wěn)定；提高生產(chǎn)效率；易于建立計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)。1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究綜述數(shù)控車(chē)床代表著機(jī)械制造業(yè)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的方向和水平。目前，我國(guó)數(shù)控車(chē)床的發(fā)展不僅從技術(shù)水平上已研制出五坐標(biāo)的數(shù)控車(chē)床加工中心，CNC系統(tǒng)和自動(dòng)編程系統(tǒng)等。同時(shí)，也擁有了一定數(shù)量的數(shù)控車(chē)床的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、使用以及擁有量等都與世界上的先進(jìn)國(guó)家有較大差距。要達(dá)到世界先進(jìn)水平，迅速發(fā)展我國(guó)數(shù)控車(chē)床行業(yè)勢(shì)在必行。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)的必然性：數(shù)控車(chē)床能較好地解決形狀復(fù)雜、精密、小批多變零件的加工問(wèn)題。能夠穩(wěn)定加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，也具有適應(yīng)性強(qiáng)、較高的加工精度。但是應(yīng)用數(shù)控車(chē)床還受到其它條件的限制。價(jià)格昂貴，一次性投資巨大，對(duì)于中小企業(yè)心有余而力不足。目前各企業(yè)都有大量的通用車(chē)床，完全用數(shù)控車(chē)床代替根本不可能，而且替代下來(lái)的車(chē)床閑置起來(lái)，又會(huì)造成浪費(fèi)。在國(guó)內(nèi)，訂購(gòu)新數(shù)控車(chē)床的交貨期一般較長(zhǎng)，往往不能滿足生產(chǎn)急需。通用數(shù)控車(chē)床對(duì)具體生產(chǎn)有多功能。要較好地解決上述問(wèn)題，應(yīng)走經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)之路.經(jīng)濟(jì)型車(chē)床設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)一般指對(duì)普通車(chē)床其某些部位做一定的設(shè)計(jì)，配上數(shù)控裝置，從而使車(chē)床具有數(shù)控加工能力，其目的有以下幾點(diǎn)：2從提高資本效率出發(fā)，改造閑置舊設(shè)備，發(fā)揮車(chē)床的原有功能和改造后的新增功能，提高車(chē)床的使用價(jià)值。所有這些目的都圍繞提高車(chē)床的性能價(jià)格比，用較少的價(jià)格，得到較高的車(chē)床性能。因此，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)具有以下優(yōu)點(diǎn)：易于對(duì)現(xiàn)有車(chē)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，而且專業(yè)性強(qiáng)，沒(méi)有多余功能；減少輔助加工時(shí)間，提高車(chē)床的生產(chǎn)效率；降低工人技術(shù)等級(jí)的要求；費(fèi)用低，可充分利用原有車(chē)床設(shè)備；周期短，可滿足生產(chǎn)急需。1.3 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展1.3.1 數(shù)控車(chē)床與發(fā)展趨勢(shì)（1）數(shù)控車(chē)床：1946 年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。6 年后，即在 1952 年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了車(chē)床上，在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控車(chē)床。從此，傳統(tǒng)車(chē)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。①數(shù)控（NC）階段（1952～1970 年）早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)車(chē)床實(shí)時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭“ 成一臺(tái)車(chē)床專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（HARD-WIRED NC） ，簡(jiǎn)稱為數(shù)控（NC ） 。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代，即 1952 年的第一代--電子管；1959 年的第二代-- 晶體管；1965 年的第三代--小規(guī)模集成電路。②計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（1970 年～現(xiàn)在） 到 1970 年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過(guò)來(lái)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC ）階段（把計(jì)算機(jī)前面應(yīng)有的“ 通用 “兩個(gè)字省略了） 。到 1971 年，美國(guó) INTEL 公司在世界上第一次將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件-- 運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集成在一塊芯片上，稱之為微處理器（MICROPROCESSOR） ，又可稱為中央處理單元（簡(jiǎn)稱 CPU） 。到 1974 年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控3制一臺(tái)車(chē)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)車(chē)床，稱之為群控） ，不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能雖還不夠高，但可以通過(guò)多處理器結(jié)構(gòu)來(lái)解決。由于微處理器是通用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。 到了 1990 年，PC 機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)，國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī)）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC 的階段?？傊?jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即 1970 年的第四代--小型計(jì)算機(jī)；1974 年的第五代--微處理器和 1990 年的第六代-- 基于 PC（國(guó)外稱為 PC-BASED） 。還要指出的是，雖然國(guó)外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即 CNC）了，而我國(guó)仍習(xí)慣稱數(shù)控（NC） 。所以我們?nèi)粘Ｖv的“數(shù)控“ ，實(shí)質(zhì)上已是指“計(jì)算機(jī)數(shù)控“ 了。1.3.2 數(shù)控技術(shù)隨著計(jì)算機(jī)、微電子、信息、自動(dòng)控制、精密檢測(cè)及機(jī)械制造技術(shù)的高速發(fā)展，車(chē)床數(shù)控技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。近幾年一些相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，如刀具及新材料的發(fā)展，主軸伺服和進(jìn)給伺服、超高速切削等技術(shù)的發(fā)展，以及對(duì)機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高等，加速了數(shù)控車(chē)床的發(fā)展。目前數(shù)控車(chē)床正朝著高速度、高精度、高工序集中度、高復(fù)合化和高可靠性等方向發(fā)展。世界數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。① 高速高效高精度高生產(chǎn)率。由于數(shù)控裝置及伺服系統(tǒng)功能的改進(jìn)，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度大大提高，減少了切削時(shí)間和非切削時(shí)間。加工中心的進(jìn)給速度已達(dá)到80m/min～120m/min，進(jìn)給加速度達(dá) 9.8m/s2～19.6m/s2，換刀時(shí)間小于 1s。高加工精度。以前汽車(chē)零件精度的數(shù)量級(jí)通常為 10 μm，對(duì)精密零件要求為 1 μm，隨著精密產(chǎn)品的出現(xiàn)，對(duì)精度要求提高到 0.1 μm，有些零件甚至已達(dá)到0.01 μm，高精密零件要求提高車(chē)床加工精度，包括采用溫度補(bǔ)償?shù)?。微機(jī)電加工，其加工零件尺寸大小一般在 1mm 以下，表面粗糙度為納米數(shù)量級(jí)，要求數(shù)控系統(tǒng)能直接控制納米車(chē)床。②柔性化柔性化包括兩個(gè)方面的柔性：一是數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模4塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，便于不同用戶的需求；二是 DNC 系統(tǒng)的柔性，同一 DNC 系統(tǒng)能夠依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮 DNC 系統(tǒng)的效能。③工藝復(fù)合化和多軸化數(shù)控車(chē)床的工藝復(fù)合化，是指工件在一臺(tái)車(chē)床上裝夾后，通過(guò)自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。已經(jīng)出現(xiàn)了集鉆、鏜、銑功能于一身的數(shù)控車(chē)床，可完成鉆、鏜、銑、擴(kuò)孔、鉸孔、攻螺紋等多工序的復(fù)合數(shù)控加工中心，以及車(chē)削加工中心，鉆削、磨削加工中心，電火花加工中心等。此外數(shù)控技術(shù)的進(jìn)步也提供了多軸控制和多軸聯(lián)動(dòng)控制功能。④ 實(shí)時(shí)智能化早期的實(shí)時(shí)系統(tǒng)通常針對(duì)相對(duì)簡(jiǎn)單的理想環(huán)境，其作用是如何調(diào)度任務(wù)，以確保任務(wù)在規(guī)定期限內(nèi)完成。而人工智能，則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為?？茖W(xué)發(fā)展到今天，實(shí)時(shí)系統(tǒng)與人工智能已實(shí)現(xiàn)相互結(jié)合，人工智能正向著具有實(shí)時(shí)響應(yīng)的更加復(fù)雜的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，由此產(chǎn)生了實(shí)時(shí)智能控制這一新的領(lǐng)域。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著幾個(gè)主要分支發(fā)展，如自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等。例如，在數(shù)控系統(tǒng)中配置編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數(shù)自動(dòng)設(shè)定和刀具自動(dòng)管理及補(bǔ)償?shù)茸赃m應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；在高速加工時(shí)的綜合運(yùn)動(dòng)控制中引入提前預(yù)測(cè)和預(yù)算功能、動(dòng)態(tài)前饋功能；在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數(shù)控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達(dá)到最佳控制的目的。⑤ 結(jié)構(gòu)新型化20 世紀(jì) 90 年代一種完全不同于原來(lái)數(shù)控車(chē)床結(jié)構(gòu)的新型數(shù)控車(chē)床被開(kāi)發(fā)成功。這種新型數(shù)控車(chē)床被稱為“6 條腿”的加工中心或稱虛擬軸車(chē)床(有的還稱為并聯(lián)車(chē)床) ，它能在沒(méi)有任何導(dǎo)軌和滑臺(tái)的情況下，采用能夠伸縮的“6 條腿”( 伺服軸 )支撐并聯(lián)，并與安裝主軸頭的上平臺(tái)和安裝工件的下平臺(tái)相連。它可實(shí)現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度、加工效率較普通加工中心高 2～10 倍。這種數(shù)控車(chē)床的出現(xiàn)將給數(shù)控車(chē)床技術(shù)帶來(lái)重大變革和創(chuàng)新。5⑥ 編程技術(shù)自動(dòng)化隨著數(shù)控加工技術(shù)的迅速發(fā)展，設(shè)備類型的增多，零件品種的增加以及零件形狀的日益復(fù)雜，迫切需要速度快、精度高的編程，以便于對(duì)加工過(guò)程的直觀檢查。為彌補(bǔ)手工編程和 NC 語(yǔ)言編程的不足，近年來(lái)開(kāi)發(fā)出多種自動(dòng)編程系統(tǒng)，如圖形交互式編程系統(tǒng)、數(shù)字化自動(dòng)編程系統(tǒng)、會(huì)話式自動(dòng)編程系統(tǒng)、語(yǔ)音數(shù)控編程系統(tǒng)等，其中圖形交互式編程系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。圖形交互式編程系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件為基礎(chǔ)，首先形成零件的圖形文件，然后再調(diào)用數(shù)控編程模塊，自動(dòng)編制加工程序，同時(shí)可動(dòng)態(tài)顯示刀具的加工軌跡。其特點(diǎn)是速度快、精度高、直觀性好、使用簡(jiǎn)便，已成為國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的CAD/CAM 軟件所采用的數(shù)控編程方法。目前常用的圖形交互式軟件有 Master CAM、Cimatron、Pro/E、UG、CAXA、Solid Works 、CATIA 等。⑦ 集成化數(shù)控系統(tǒng)采用高度集成化芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟、硬件運(yùn)行速度，應(yīng)用平板顯示技術(shù)可提高顯示器性能。平板顯示器(FPD)具有科技含量高、質(zhì)量小、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模顯示，成為與CRT 顯示器抗衡的新興顯示器，是 21 世紀(jì)顯示器主流。它應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融于一體,通過(guò)提高集成電路密度，減小互連長(zhǎng)度和數(shù)量來(lái)降低產(chǎn)品價(jià)格、改進(jìn)性能、減小組件尺寸、提高系統(tǒng)的可靠性。⑧ 開(kāi)放式閉環(huán)控制模式采用通用計(jì)算機(jī)組成的總線式、模塊化、開(kāi)放、嵌入式體系結(jié)構(gòu)，便于裁減、擴(kuò)展和升級(jí)，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型封閉式開(kāi)環(huán)控制模式提出的。由于制造過(guò)程是一個(gè)有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過(guò)程，包括諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過(guò)程變量。在加工過(guò)程中采用開(kāi)放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。61.3.3 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)（1）數(shù)控技術(shù)裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)(如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè))的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)” 。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域:(1)機(jī)械制造技術(shù);(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù);(3) 自動(dòng)控制技術(shù);(4) 伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù):(5)傳感器技術(shù):(6)軟件技術(shù)等。（2）數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車(chē)、輕工、醫(yī)療等 )的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面。①高速、高精加工技術(shù)是裝備的新趨勢(shì)效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為 5 大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CIRP) 將其確定 21 世紀(jì)的中心研究方向之一。在轎車(chē)工業(yè)領(lǐng)域，年產(chǎn) 30 萬(wàn)輛的生產(chǎn)節(jié)拍是 40 秒/輛，而且多品種加工是7轎車(chē)裝備必須解決的重點(diǎn)問(wèn)題之一;在航空和宇航工業(yè)領(lǐng)域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對(duì)這些筋、壁進(jìn)行加工。近來(lái)采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來(lái)制造機(jī)翼、機(jī)身等大型零件來(lái)替代多個(gè)零件通過(guò)眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和可靠性得到提高。這些都對(duì)加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。目前高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80m/min，甚至更高，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min 左右。目前世界上許多汽車(chē)廠，包括我國(guó)的上海通用汽車(chē)公司，己經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合車(chē)床。美國(guó) CINCINNAT 工公司的 HyperMach 車(chē)床進(jìn)給速度最大達(dá) 60m/min，快速為 100m/min，加速度達(dá)2g，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá) 60000r/min。加工一薄壁飛機(jī)零件，只用 30min，而同樣的零件在一般高速車(chē)床加工需 3h，在普通車(chē)床加工需 8h;德國(guó) DMG 公司的雙主軸車(chē)床的主軸速度及加速度分別達(dá) 12000r/mm在加工精度方面，近 10 年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控車(chē)床的加工精度已由 l0um 提高到 5} m，精密級(jí)加工中心則從 3}5um，提高到 1 一 1.5}m，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)。在可靠性方面，國(guó)外數(shù)控裝置的 MTBF 值己達(dá) 6000h 以上，伺服系統(tǒng)的MTBF 值達(dá)到 30000h 以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。②智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面:為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成;為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等;簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等;還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。③數(shù)控設(shè)備更注重安全性、操作性數(shù)控設(shè)備是集機(jī)電一體化的產(chǎn)品，由于其自動(dòng)化程度高，所以對(duì)其安全性和可操作性有了更高的要求。892 設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 機(jī)床的主參數(shù)設(shè)計(jì)一臺(tái)數(shù)控臥式重型車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)，主軸轉(zhuǎn)速范圍 0.5~71rpm,床身上工件最大回轉(zhuǎn)直徑 2000mm，刀架上最大切削力 15kN,頂尖間最大加工工件重量200T，頂尖間最大加工工件有效長(zhǎng)度 15000mm，主軸前后徑向軸承為恒流靜壓軸承。2.2 主運(yùn)動(dòng)參數(shù)根據(jù)任務(wù)書(shū)主軸的轉(zhuǎn)速范圍為 0.5-71/min.2.3 切削力的計(jì)算由于切削過(guò)程的復(fù)雜性，并且影響它的因素又多，因此目前尚未導(dǎo)出簡(jiǎn)便計(jì)算進(jìn)給力、徑向力、切削力 的理論公式，一般都是通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，由測(cè)力儀得到切削力后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，建立經(jīng)驗(yàn)公式。在建立經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)，大多數(shù)都是將背吃刀量、進(jìn)給量及切削速度這三個(gè)主要因素作為可變因素，而其它影響因素則用修正系數(shù)間接計(jì)算，從而得出、、 三個(gè)分力的計(jì)算公式:FX=Pαafkfvr·kvFz·krFz·kaFz·kvbFz·khFz·kuFz·kbr1FzFy =PαfkfFy·kvFy·krFy·kaFy·kvbFy·khFy·kuFy·kbr1FyFz =PαfkfFx·kvFx·krFx·kaFx·kvbFx·khFx·kuFx·kbr1Fx式中及下列各參數(shù)均是以實(shí)驗(yàn)條件得出, 切削深度、進(jìn)給量、切削速度以實(shí)驗(yàn)條件中最大值計(jì)算, 而不是本機(jī)床實(shí)際所加工最大允許量, 詳見(jiàn)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》:P——單位切削力 ( kgf /mm2) , 取 P=210kgf /mm2;——切削深度, 1～5mm, 取 αp=5mm;F——進(jìn)給量, 0.1～0.5mm/r, 取 f=0.5mm/r;v——切削速度, 90～105m/min, 取 v=105m/min。以上取值及各修正系數(shù)源于《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》。經(jīng)計(jì)算：P=586.3kgf據(jù)手冊(cè)，KX=0.35～0.5，取=0.43KY=0.35～0.5，取=0.43則 Px=252kgf; Py=252kgf10總切削 F==1090.5kgf=10697.8N機(jī)床切削總功率: P=10697.8×105 /(60×2000)=18.7kW按上面所列式求得切削功率后, 還需考慮機(jī)床的傳動(dòng)效率, 機(jī)床的電機(jī)功率為≥Pc/ηm, 式中 ηm 為機(jī)床的傳動(dòng)效率, 一般取為 0.75～0.85, 取 0.85 計(jì)算, 計(jì)算得≥=22kW。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》P178 可得，選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y180L-4，滿載時(shí)，其轉(zhuǎn)速為 1470r/min。113 主動(dòng)參數(shù)參數(shù)的擬定3.1 主運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍的確定、計(jì)算各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩主運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍的確定（本小節(jié)公式除非特別說(shuō)明，均出自資料[12]）∵數(shù)控車(chē)床主軸轉(zhuǎn)速范圍 0.5～71r/min則數(shù)控車(chē)床總變速范圍 maxin140nR??估算主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速，由于采用的是無(wú)級(jí)調(diào)速，所以采用以下的公式：(2.3)0.30.3maxini 71()5()2r/i??A因?yàn)閿?shù)控機(jī)床主軸的變速范圍大于計(jì)算轉(zhuǎn)速的實(shí)際值同時(shí)為了便于計(jì)算電機(jī)的恒功率變速范圍 d8R140p?由于 RnpRdp，電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸不能滿足恒功率變速要求，因此需要串聯(lián)一個(gè)有級(jí)變速箱，以滿足主軸的恒功率調(diào)速范圍。取 ，則 對(duì)于數(shù)控車(chē)床，為了加工端面時(shí)滿足恒6f?dp?7.1lgZnp?f?線速度切削的要求，應(yīng)使轉(zhuǎn)速有一些重復(fù)，故取 Z=4故前面?zhèn)鲃?dòng)比分配可取。取 Z=4, ，計(jì)算出變速齒輪箱公比 ，則??4d1a,zfpzfpR??? 25.?ff?， 取變速箱有四種傳動(dòng)比： ????；1/8.2/1.??；44????；.//./ ；121??由圖 2 主軸功率特性圖中可以看出，當(dāng)主軸在 71～0.5r/min 的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，功率段 abcde 恒功率輸出，可以實(shí)現(xiàn)恒功率不停車(chē)無(wú)級(jí)調(diào)速，故此車(chē)床用于加工12盤(pán)類零件時(shí)，可以恒線速度切削，嚴(yán)格保證加工質(zhì)量，但以上設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮系統(tǒng)內(nèi)傳動(dòng)元件造成的功率損失。3.2 主電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)前面的切削計(jì)算，選擇 22KW 的 Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)，參數(shù)如下圖表Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品型號(hào)：Y180L-4 型Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)使用條件： 環(huán)境溫度：-15℃＜θ＜0.5℃ 海拔：不超過(guò) 2000m 額定電壓：380V，可選 220-760V 之間任何電壓值額定頻率：50Hz、60Hz 防護(hù)等級(jí)：IP44、IP54、IP55 絕緣等級(jí)：B 級(jí)、F 級(jí)、H 級(jí) 冷卻方式：ICO141 工作方式：S1 連接方式：3KW 及以下 Y 接法、4KW 及以上為△接法 Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)特點(diǎn) Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)功率：22KW 電壓：380V 電流：21.8A 絕緣：B 噪音：87 dB(A) 轉(zhuǎn)速 2900r/min 是全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，是全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的基本系列，它同時(shí)是符合 JB/T9616-1999 和 IEC34-1 標(biāo)準(zhǔn)的有13關(guān)規(guī)定， 具有國(guó)際互換的特點(diǎn)。 Y180L-4 型三相異步電動(dòng)機(jī)廣泛適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場(chǎng)合和無(wú)特殊要求的機(jī)械設(shè)備上，如金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等。144 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 主變速方案擬定擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開(kāi)停、換向、制動(dòng)、操縱等整個(gè)變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的變速型式、變速類型。變速方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定變速方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。變速方案有多種，變速型式更是眾多，比如：變速型式上有集中變速，分離變速；擴(kuò)大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結(jié)構(gòu)、分支變速等型式；變速箱上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中，我們采用集中變速型式的主軸變速箱。4.2 變速結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)的選擇結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)對(duì)于分析和選擇簡(jiǎn)單的串聯(lián)式的變速不失為有用的方法，但對(duì)于分析復(fù)雜的變速并想由此導(dǎo)出實(shí)際的方案，就并非十分有效。4.2.1 確定變速組及各變速組中變速副的數(shù)目數(shù)為 Z 的變速系統(tǒng)由若干個(gè)順序的變速組組成，各變速組分別有 、?Z……個(gè)變速副。即 ? ??321Z?取 Z=4, ，計(jì)算出變速齒輪箱公比 ，則??4d1a,zfpzfpR?? 25.?ff?， 取變速箱有四種傳動(dòng)比： ????；1/8.2/1.??；44????；.//./ ；121??由圖 2 主軸功率特性圖中可以看出，當(dāng)主軸在 71～0.5r/min 的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，功率段 abcde 恒功率輸出，可以實(shí)現(xiàn)恒功率不停車(chē)無(wú)級(jí)調(diào)速，故此車(chē)床用于加工15盤(pán)類零件時(shí)，可以恒線速度切削，嚴(yán)格保證加工質(zhì)量，但以上設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮系統(tǒng)內(nèi)傳動(dòng)元件造成的功率損失。4.2.2 結(jié)構(gòu)網(wǎng)的擬定根據(jù)中間變速軸變速范圍小的原則選擇結(jié)構(gòu)網(wǎng)。從而確定結(jié)構(gòu)網(wǎng)如下：4.2.3 結(jié)構(gòu)式的擬定主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動(dòng)系中各個(gè)變速組變速范圍的乘積，即： inR?210?檢查變速組的變速范圍是否超過(guò)極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不超過(guò)極限值，其他變速組就不會(huì)超過(guò)極限值。??122???PXR?4.2.4 結(jié)構(gòu)式的擬定繪制轉(zhuǎn)速圖⑴、選擇 Y132S-4 型 Y 系列籠式三相異步電動(dòng)機(jī)。⑵、分配總降速變速比164.2.5 確定各變速組變速副齒數(shù)齒輪齒數(shù)的確定，當(dāng)各變速組的傳動(dòng)比確定以后，可確定齒輪齒數(shù)。對(duì)于定比傳動(dòng)的齒輪齒數(shù)可依據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法確定。對(duì)于變速組內(nèi)齒輪的齒數(shù)，如傳動(dòng)比是標(biāo)準(zhǔn)公比的整數(shù)次方時(shí)，變速組內(nèi)每對(duì)齒輪的齒數(shù)和 及zS小齒輪的齒數(shù)可以從【1】表 3-9 中選取。一般在主傳動(dòng)中，最小齒數(shù)應(yīng)大于18～20。采用三聯(lián)滑移齒輪時(shí)，應(yīng)檢查滑移齒輪之間的齒數(shù)關(guān)系：三聯(lián)滑移齒輪的最大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于 4，以保證滑移是齒輪外圓不相碰。根據(jù)【1】 ,查表 3-9 各種常用變速比的使用齒數(shù)。94P175 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)5.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)功率 P=22kW,選擇傳動(dòng)比為 i=1.6計(jì)算設(shè)計(jì)功率 Pd edAdPK?表 4 工作情況系數(shù) AK原動(dòng)機(jī)ⅰ類 ⅱ類一天工作時(shí)間/h工作機(jī) 10?10~16 16?0?10~16 16?載荷平穩(wěn)液體攪拌機(jī)；離心式水泵；通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（） ；離心式壓縮機(jī)；7.5kW?輕型運(yùn)輸機(jī)1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3載荷變動(dòng)小帶式運(yùn)輸機(jī)（運(yùn)送砂石、谷物） ，通風(fēng)機(jī)（ ） ；發(fā)電機(jī)；旋7.5k?轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機(jī)床；剪床；壓力機(jī)；印刷機(jī)；振動(dòng)篩1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4載荷變動(dòng)較大螺旋式運(yùn)輸機(jī)；斗式上料機(jī)；往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)；鍛錘；磨粉機(jī)；鋸木機(jī)和木工機(jī)械；紡織機(jī)械1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6載荷變動(dòng)很大破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等） ；球磨機(jī)；棒磨機(jī)；起重機(jī)；挖掘機(jī)；橡膠輥壓機(jī)1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8根據(jù) V 帶的載荷平穩(wěn)，兩班工作制（16 小時(shí)） ，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》P 296表 4，18取 KA＝1.1。即 1.24.kWdAedPK???5.2 選擇帶型普通 V 帶的帶型根據(jù)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率 Pd 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 n1 按《機(jī)械設(shè)計(jì)》P297 圖 13－11 選取。根據(jù)算出的 Pd＝24.2kW 及小帶輪轉(zhuǎn)速 n1＝1470r/min ，查圖得：dd=80～100 可知應(yīng)選取 A 型 V 帶。5.3 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)證帶速由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P 298表 13－7 查得，小帶輪基準(zhǔn)直徑為 80～100mm則取 dd1=100mm ddmin.=75 mm（d d1根據(jù) P295表 13-4 查得）表 3 V 帶帶輪最小基準(zhǔn)直徑 mind槽型 Y Z A B C D Emind20 50 75 125 200 355 50021 2470=1.63,=10.631.9dd??所 以 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P 295表 13-4 查“V 帶輪的基準(zhǔn)直徑” ，得 =160mm2d19① 誤差驗(yàn)算傳動(dòng)比： （ 為彈性滑21160=.3265()(%)di?????誤 ?動(dòng)率）誤差 符合要求1.6325.0%10.581i?????誤 ＜② 帶速 147v=.3/6dnms?滿足 5m/s300mm，所以宜選用 E 型輪輻式帶輪?？傊?，小帶輪選 H 型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇 E 型輪輻式結(jié)構(gòu)。帶輪的材料：選用灰鑄鐵，HT200。5.7 確定帶的張緊裝置選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的張緊裝置。215.8 計(jì)算壓軸力由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P303 表 13－12 查得，A 型帶的初拉力F0＝130.59N，上面已得到 =153.36o，z=6，則1a1a53.72sin=60.9sinN=126ooFz???對(duì)帶輪的主要要求是質(zhì)量小且分布均勻、工藝性好、與帶接觸的工作表面加工精度要高，以減少帶的磨損。轉(zhuǎn)速高時(shí)要進(jìn)行動(dòng)平衡，對(duì)于鑄造和焊接帶輪的內(nèi)應(yīng)力要小, 帶輪由輪緣、腹板（輪輻）和輪轂三部分組成。帶輪的外圈環(huán)形部分稱為輪緣，輪緣是帶輪的工作部分，用以安裝傳動(dòng)帶，制有梯形輪槽。由于普通 V 帶兩側(cè)面間的夾角是 0.5°，為了適應(yīng) V 帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通 V 帶輪槽角 為 32°、34°、36°、38°（按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定） ，輪槽尺寸見(jiàn)表 7-3。裝在軸上的筒形部分稱為輪轂，是帶輪與軸的聯(lián)接部分。中間部分稱為輪幅（腹板） ，用來(lái)聯(lián)接輪緣與輪轂成一整體。表 普通 V 帶輪的輪槽尺寸（摘自 GB/T13575.1-92） 槽型 項(xiàng)目 符號(hào) Y Z A B C D E 基準(zhǔn)寬度 b p 5.3 8.5 11.0 14.0 19.0 27.0 32.0 基準(zhǔn)線上槽深 h amin 1.6 2.0 2.75 3.5 4.8 8.1 9.6 基準(zhǔn)線下槽深 h fmin 4.7 7.0 8.7 10.8 14.3 19.9 23.4 22槽間距 e 8± 0.3 12 ± 0.3 15± 0.3 19 ± 0.4 25.5± 0.5 37 ± 0.6 44.5 ± 0.7 第一槽對(duì)稱面至端面的距離 f min 6 7 9 11.5 16 23 28 最小輪緣厚 5 5.5 6 7.5 10 12 15 帶輪寬 B B =( z -1) e + 2 f z —輪槽數(shù) 外徑 d a 32° ≤ 60 - - - - - - 34° - ≤ 80 ≤ 118 ≤ 190 ≤ 315 - - 36° 60 - - - - ≤ 475 ≤ 600 38° 對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)直徑 d d - ＞ 80 ＞ 118 ＞ 190 ＞ 315 ＞ 475 ＞ 600 輪 槽 角 極限偏差 ± 1 ± 0.5 V 帶輪按腹板（輪輻）結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式： （1） 實(shí)心帶輪：用于尺寸較小的帶輪(dd≤(2.5～3)d 時(shí))，如圖 7 -6a。  （2） 腹板帶輪：用于中小尺寸的帶輪(dd≤ 300mm 時(shí))，如圖 7-6b。 （3） 孔板帶輪：用于尺寸較大的帶輪((dd－d)＞ 100 mm 時(shí))，如圖 7 -6c 。 （4） 橢圓輪輻帶輪：用于尺寸大的帶輪(dd＞ 500mm 時(shí))，如圖 7-6d。（a） （b） （c） （d）圖 7-6 帶輪結(jié)構(gòu)類型根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，可以得出結(jié)論：小帶輪選擇實(shí)心帶輪，如圖（a）,大帶輪23選擇腹板帶輪如圖（b）5.9 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核5.9.1 齒輪模數(shù)的確定齒輪模數(shù)的估算。通常同一變速組內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)，如齒輪材料相同時(shí)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度條件按【5】表 7-17 進(jìn)行估算模數(shù) 和 ，并按其中較大者選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模HmF數(shù)，為簡(jiǎn)化工藝變速傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過(guò)2～3 種模數(shù)。先計(jì)算最小齒數(shù)齒輪的模數(shù)，齒輪選用直齒圓柱齒輪及斜齒輪傳動(dòng)，查【4】表 10-8 齒輪精度選用 7 級(jí)精度，再由【4】表 10-1 選擇小齒輪材料為0.5C (調(diào)質(zhì)) ，硬度為 280HBS：r根據(jù)【5】表 7-17；有公式：①齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 32)1(1602???HPjmHznK??②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 34FPjF⑴、a 變速組：分別計(jì)算各齒輪模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù) 28 的齒輪。①齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 32)1(1602???HPjmHznK??其中: -公比 ； = 2；?P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.96 7.5=7.2KW；?-齒寬系數(shù) = ；m?m105??b-齒輪許允接觸應(yīng)力 ， 由【5】圖 7-6 按 MQHP?lim9.HP?li線查取;-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;jnK-載荷系數(shù)取 1.2。=650MPa，limH?24MPaPaHP589.065????∴ mm14.302.71123 ???根據(jù)【6】表 10-4 將齒輪模數(shù)圓整為 4mm 。① 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 34FPjmFznK???其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.96 7.5=7.2KW；?-齒寬系數(shù) = ；m?m105??b-齒輪許允齒根應(yīng)力 ， 由【5】圖 7-11 按 MQFP?lim4.FP?li線查??；-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; jnK-載荷系數(shù)取 1.2。，MPaF30lim??∴ FP42.1?∴ m1.0874301 ??根據(jù)【6】表 10-4 將齒輪模數(shù)圓整為 2.5mm ?！?所以1FHm?41于是變速組 a 的齒輪模數(shù)取 m = 4mm，b = 32mm。軸Ⅰ上主動(dòng)輪齒輪的直徑：。；； ddaa 14035128421 ????軸Ⅱ上三聯(lián)從動(dòng)輪齒輪的直徑分別為：；； mmaa 9656'2'1⑵、b 變速組：確定軸Ⅱ上另兩聯(lián)齒輪的模數(shù)，先計(jì)算最小齒數(shù) 18 的齒輪。① 齒面接觸疲勞強(qiáng)度： 32)1(10???HPjmHznK??25其中: -公比 ； =4；?P-齒輪傳遞的名義功率；P = 0.922 7.5=6.915KW；?-齒寬系數(shù) = ；m?m105??b-齒輪許允接觸應(yīng)力 ， 由【5】圖 7-6 按 MQHP?lim9.HP?li線查取;-計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速;jnK-載荷系數(shù)取 1.2。=650MPa，limH?∴ MPaPaP589.065???∴ mH 24.50213.632 ???根據(jù)【6】表 10-4 將齒輪模數(shù)圓整為 5mm 。② 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度： 34FPjmFznK???其中: P-齒輪傳遞的名義功率；P =0.922 7.5=6.915KW；?-齒寬系數(shù) = ；m?m105??b-齒輪許允齒根應(yīng)力 ， 由【5】圖 7-11 按 MQ 線FP?lim4.FP?li查?。?計(jì)算齒輪計(jì)算轉(zhuǎn)速; jnK-載荷系數(shù)取 1.2。，MPaF30lim??∴ FP42.1?∴ m01.380956432 ??⑶、c 變速組：齒頂圓直徑 ； hzdaa)2+(=*1